как определяют, что Вселенная расширяется?

[spyphy]

Я немного подзабыл, что доказывает (и доказывает ли) расширение нашей Вселенной?
На сколько помню, астраномы высчитывают это через эффект Доплера, т.е. типа за счет смещения спектра в красную область определяют скорость удаления небесных тел.
С другой же стороны, известно (вернее, согласно теор. относительности), что красное смещение возникает из-за разности гравитационных потенциалов, которое опять же дожно наблюдатся на спектрах наблюдаемых нами звезд.
Так вот, мне не совсем понятно, каким образом астраномы различают, из-за чего именно происходит смещение в красную область в том или ином случае...
Можно ли вообще доказать (исходя только из этих наблюдений), что расширение Вселенной действительно происходит?

[Munin]

Вы можете себе представить гравитационный потенциал, устроенный таким образом: у нас он нулевой, на некотором удалении во все стороны он ниже, на большем расстоянии он ещё ниже, и так далее? Я - нет, и существует простая математическая теорема, что нельзя.

[venco]

А если со временем потенциал увеличивается? Чем звезда дальше, тем более ранний свет мы видим, испущенный при меньшем потенциале.
Извините, если бред получился.

[spyphy]

Munin в сообщении #382163 писал(а):

Вы можете себе представить гравитационный потенциал, устроенный таким образом

Я могу. Он у нас не нулевой, однако в формуле не оговорено, что он должен быть обязательно выше, чем у наблюдаемых звезд.
Более подробно, дело обстоит так. Очевидно, что астрономы наблюдают красное смещение в спектрах довольно больших звезд, а не маленьких небесных тел размером с комету, находящихся где-то в триллионах км. Причем, чем дальше от нас находится звезда, тем она должна быть ярче (и, я полагаю, что и тяжелее), чтобы мы могли видеть ее свет. Остальные же, что поменьше (чем Солнце) могут оказаться просто не наблюдаемы на таких расстояниях. Но я плохо знаком с астрономическим данными, так что ничего здесь не утверждаю.

[Munin]

Дык всё равно, надо, чтобы этот потенциал чем-то создавался.

А с другой стороны, преобразовав координаты, можно получить очень много разных фокусов: и изменяющиеся со временем константы, и разные скорости и гравитацию. Надо только понимать, что всё это координатные и интерпретационные иллюзии, а пространственно-временное многообразие за этим осталось прежнее. Ну и поскольку эти игры бессодержательны, астрономы-космологи в них не играют, а для работы используют одни и те же стандартные координаты, хотя и понимают их условность. Проблема только, что про эту условность не говорят, когда те же самые вещи излагают во всяких популярных изложениях. А читатели, не изучавшие ОТО, про неё не знают.

-- 30.11.2010 23:06:51 --

spyphy в сообщении #382198 писал(а):

Я могу. Он у нас не нулевой, однако в формуле не оговорено, что он должен быть обязательно выше, чем у наблюдаемых звезд.

Оговорено, иначе смещение будет не красным, а синим.

spyphy в сообщении #382198 писал(а):

Более подробно, дело обстоит так. Очевидно, что астрономы наблюдают красное смещение в спектрах довольно больших звезд, а не маленьких небесных тел размером с комету, находящихся где-то в триллионах км. Причем, чем дальше от нас находится звезда, тем она должна быть ярче (и, я полагаю, что и тяжелее), чтобы мы могли видеть ее свет. Остальные же, что поменьше (чем Солнце) могут оказаться просто не наблюдаемы на таких расстояниях. Но я плохо знаком с астрономическим данными, так что ничего здесь не утверждаю.

Вы настолько плохо знакомы с астрономическими данными, что даже после слова "очевидно" пишете глупость, и получается, именно глупость и утверждаете (со словом "очевидно" пишутся утверждения). Никакого увеличения масс звёзд с расстоянием нет. Вместо этого, чем дальше звезда, тем слабее её свет, и тем более чувствительный и большой нужен телескоп, чтобы её разглядеть. У Галилея четыреста лет назад был телескоп с объективом с пятачок, а сегодня строят крупнейшие телескопы размерами от десяти до сотен метров. Кроме того, во всех галактиках, кроме самых ближайших, нельзя разглядеть отдельную звезду, и поэтому наблюдают совокупный свет всех звёзд, а он получается достаточно яркий, даже когда складывается из отдельных тусклых звёзд.

[spyphy]

Munin в сообщении #382200 писал(а):

А читатели, не изучавшие ОТО, про неё не знают.

Очевидно, что мы чего-то не знаем...

Munin в сообщении #382200 писал(а):

Вместо этого, чем дальше звезда, тем слабее её свет

Тоже очевидно.

Munin в сообщении #382200 писал(а):

Оговорено, иначе смещение будет не красным, а синим.

Ну да (там я перепутал потенциал с его абс.значением).

И какой вывод?
Судя по вашему получается, что эффект Доплера доминирует над эффектом разности потенциалов, если я правильно понял... Так что про последний можно вообще забыть что ли?

[Munin]

Слово-то какое, "доминирует". Получается, что эффекта разности потенциалов вообще нет. А насчёт Доплера - на наивном уровне можно это и Доплером назвать, но корректнее, как в англоязычной Википедии, разделять эффект Доплера и космологическое красное смещение как разные эффекты.

[spyphy]

Munin в сообщении #382235 писал(а):

Получается, что эффекта разности потенциалов вообще нет

откуда получается?..

[Алия87]

spyphy в сообщении #382137 писал(а):

Я немного подзабыл, что доказывает (и доказывает ли) расширение нашей Вселенной?
На сколько помню, астраномы высчитывают это через эффект Доплера, т.е. типа за счет смещения спектра в красную область определяют скорость удаления небесных тел.

По красному смещению – величина z , определяют не скорости, а расстояния до галактик (до далёких галактик). Чему равно расстояние в зависимости от z, это зависит от модели. Величина z может интерпретироваться как космологическое расширение вселенной. В эту величину z , кроме космологического расширения, могут вносить небольшой вклад и пекулярные скорости галактик.

[Munin]

spyphy в сообщении #382241 писал(а):

откуда получается?..

Я, вроде, объяснил, откуда.

Алия87 в сообщении #382304 писал(а):

Чему равно расстояние в зависимости от z, это зависит от модели.

Это зависит от постоянной Хаббла. То, о чём вы пишете - проблемы больших $z,$ о которых тут речи нет.

Алия87 в сообщении #382304 писал(а):

В эту величину z , кроме космологического расширения, могут вносить небольшой вклад и пекулярные скорости галактик.

Ну правильно, а теперь обоснуйте, что в неё не могут вносить вклад пекулярные гравитационные потенциалы галактик.

[spyphy]

Цитирую физическую энциклопедию:

Цитата:

"Космологическое красное смещение связано с общим расширением Вселенной и обусловлено совместным действием эффектов Доплера и Эйнштейна".

Это так, на случай, если кто считает, что никакого эффекта разности гравитационных потенциалов там нет.
Правда, тута не написано, как именно они различают, где именно работает эффект Доплера, а где эффект Эйнштейна (разность потенциалов то бишь). Походу, это уже какие-то технические тонкости, которые не столь интересны.

[Munin]

spyphy в сообщении #382379 писал(а):

Это так, на случай, если кто считает, что никакого эффекта разности гравитационных потенциалов там нет.

Цитату вы привели правильную, а вот понимаете её неправильно. Эффект Эйнштейна - это вовсе не "эффект разности гравитационных потенциалов", это более общее понятие, любое смещение спектра в условиях ОТО. (И эффект Доплера тоже входит в это понятие, строго говоря.) Даже Физическую энциклопедию использовать нужны знания, увы.

[spyphy]

Munin в сообщении #382410 писал(а):

Цитату вы привели правильную, а вот понимаете её неправильно.

Мне лень переписывать весь пункт из энциклопедии. Вот еще пару содержательных фраз:
"Причиной красного смещения является движение источника относительно наблюдателя - Доплера эффект или (и) отличие напряженности поля тяготения в точках испускания и регистрации излучения - гравитационное красное смещение".
Далее:
"Гравитационное красное смещение было предсказано А. Эйнштейном (1911)... В линейном приближении $z_g=(p_0-p_e)/c^2$", где $p_0$ и $p_e$ соответственно значения гравитац. потенциала в точках испускания и регистрации излучения."
и потом следует та фраза: "Космологическое красное смещение связано с общим расширением Вселенной и обусловлено совместным действием эффектов Доплера и Эйнштейна".
Так как это еще можно по другому понимать?..

[Алия87]

Munin в сообщении #382377 писал(а):

Ну правильно, а теперь обоснуйте, что в неё не могут вносить вклад пекулярные гравитационные потенциалы галактик.

Первое, что приходит на ум (самое простое).
Другие галактики по массе и размерам более или мене почти такие же, как и наша Галактика – Млечный Путь. Если свет, покидая другую галактику, испытывает гравитационное красное смещение , то попадая в нашу Галактику он испытывает почти такое же гравитационное, но уже фиолетовое смещение . То есть мы, наблюдая из нашей Галактики, почти не увидим гравитационного красного смещения (вызванного "пекулярным" гравитационным потенциалом той галактики) у света который покинул другую галактику отправляясь от неё к нам.

[Munin]

spyphy в сообщении #382459 писал(а):

Вы так прикалываетесь что ли?

Нет, это вы, я гляжу, прикалываетесь. Энциклопедия - это не учебник, в ней куча подробностей опущена.

spyphy в сообщении #382459 писал(а):

Мне лень переписывать весь пункт из энциклопедии. Вот еще пару содержательных фраз:"Причиной красного смещения является движение источника относительно наблюдателя - Доплера эффект или (и) отличие напряженности поля тяготения в точках испускания и регистрации излучения - гравитационное красное смещение".

Увы, это только приближение, хорошо работающее только в ньютоновском случае: гравитация вокруг массивного тела в плоском на бесконечности пространстве. А в реальности красное смещение есть интеграл от символов Кристоффеля по пути от излучателя до наблюдателя, плюс ориентация реперов излучателя и наблюдателя относительно общего листа координат. Можно, конечно, назвать вклад ориентации реперов "эффектом Доплера", а интеграл - "гравитационным красным смещением", но вот только разделение суммарного эффекта на то и другое зависит от введённой системы координат, то есть физического смысла не имеет. Например, в координатах с собственным расстоянием эффект (по крайней мере для ближайших галактик) в основном доплеровский, а в координатах с сопутствующим расстоянием - абсолютно везде "гравитационный".

spyphy в сообщении #382459 писал(а):

Далее:
"Гравитационное красное смещение было предсказано А. Эйнштейном (1911)... В линейном приближении $z_g=(p_0-p_e)/c^2$"

А в данном случае линейное приближение и близко не работает. Если хотите, спишите из учебника метрику Фридмана, посчитайте символы Кристоффеля, и интегрируйте их в своё удовольствие.

spyphy в сообщении #382459 писал(а):

Так как это еще можно по другому понимать?..

Осмысленно. Прочитав теорию, разобравшись в её системе понятий, и именно с этим знанием в голове читая энциклопедию. Теория ни для кого не секрет, классические учебники:
Мизнер, Торн, Уилер. Гравитация. В 3 т.
Ландау, Лифшиц. Теория поля (Теоретическая физика т. 2).
Вайнберг. Гравитация и космология (издано как "Вейнберг").

-- 01.12.2010 18:53:43 --

Алия87
Да, только вот галактика кроме своего потенциала может находиться ещё и во внешнем потенциале. Боюсь, дальше вы не ответите, потому что тут нужны наблюдательные данные. Так вот, оценить, в каком внешнем потенциале находится галактика, можно, наблюдая её окружение. Например, если галактика находится в скоплении, можно оценить совокупную массу скопления. Для этой оценки используют очень мощный инструмент астрофизики - теорему вириала. Если некоторое скопление находится в достаточно "равновесном" состоянии, то для его членов средняя положительная кинетическая энергия равна средней отрицательной потенциальной энергии. Так что, измерив дисперсию скоростей членов скопления, можно оценить и глубину потенциальной ямы, в которой они находятся. Вириальные оценки работают очень хорошо и для звёздных скоплений (кроме нестационарных, разлетающихся, например, работают для шаровых скоплений), и для групп галактик со спутниками, и для скоплений галактик, и перестают работать только на масштабе сверхскоплений, где скорости членов со времён возникновения ещё не успели "вириализоваться", и определяются в существенной степени начальными условиями, то есть начальными неоднородностями и их спектром. Структуры крупнее сверхскоплений подавно не вириальны.